DE10015315A1 - Antenna amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Antennenverstärker für mobilen UKW-Rundfunkempfang mit einem Signalverstärker, einem Regel verstärker sowie einem regelbaren Stellglied zum Anpassen der Impedanzen und zum Dämpfen des Antennensignals. Ferner be trifft die Erfindung ein derartiges regelbares Stellglied.The invention relates to an antenna amplifier for mobile FM radio reception with a signal amplifier, a rule amplifier and an adjustable actuator to adjust the Impedances and to attenuate the antenna signal. Furthermore be the invention meets such a controllable actuator.
Zum Stand der Technik gehören UKW-Antennenverstärker, wie sie zum mobilen Empfang zur Verbesserung des Rundfunkempfangs eingesetzt werden, wenn die Antennen entweder schlecht ange paßt sind und/oder einen geringen Antennenwirkungsgrad be sitzen. Bei Empfang in Sendernähe treten sehr hohe Pegel im Antennenverstärker und auch im nachgeschalteten Autoradio auf. Diese hohen Pegel bewirken eine Intermodulation, die den Empfang stört, wenn ein Intermodulationsprodukt in seiner Frequenz in den eingestellten Empfangskanal fällt. Zur Ver hinderung dieser Störungen werden Antennenverstärker mit ei nem Pegeleinstellglied am Verstärkereingang eingesetzt. Dies bewirkt bei Erreichen der eingestellten Regelschwelle, daß der Pegel am Ausgang des Stellgliedes und die Intermodu lationsprodukte nicht weiter ansteigen, auch wenn der Ein gangspegel sich weiter erhöht, d. h. weiter ansteigt. Das gilt jedoch nur für den innerhalb der Schaltung realisierten Regelbereich. Oberhalb des Regelbereichs steigt der Aus gangspegel im gleichen Maß wie der Eingangspegel an.The state of the art includes FM antenna amplifiers such as these for mobile reception to improve radio reception be used if the antennas are either poorly are fit and / or a low antenna efficiency be sit. When receiving near the transmitter very high levels occur in the Antenna amplifier and also in the downstream car radio on. These high levels cause intermodulation, which the Reception interferes when an intermodulation product is in its Frequency falls in the set receiving channel. Ver To prevent this interference, antenna amplifiers with egg nem level adjuster used at the amplifier input. This causes that when the set control threshold is reached the level at the output of the actuator and the intermodu tion products do not continue to rise, even if the power level continues to increase, d. H. continues to rise. That applies however only for the one realized within the circuit Control range. The off rises above the control range level to the same extent as the input level.
Verstärker mit diesen oben genannten Merkmalen sind bekannt und werden beispielsweise in die USA exportiert. Insbesondere werden solche Verstärker in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die zum Export in die USA bestimmt sind. Die bekannten Verstärker haben die folgenden wesentlichen Nachteile: Amplifiers with these features mentioned above are known and are exported to the USA, for example. In particular such amplifiers are used in motor vehicles that are destined for export to the USA. The well-known amplifiers have the following major disadvantages:
Die Größe des geregelten Ausgangspegels hängt stark von der Umgebungstemperatur ab. Ferner ist der Regelbereich, d. h. der Bereich innerhalb dem der Ausgangspegel bei steigendem Ein gangspegel konstant bleibt, unzureichend groß.The size of the regulated output level depends heavily on the Ambient temperature. Furthermore, the control range, i. H. the Range within which the output level increases with on power level remains constant, insufficiently large.
Die Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bewirkt, daß der geregelte Ausgangspegel in einem kalten Winter, wo am Anten nenverstärker Temperaturen von beispielsweise -40°C auftreten können, einen anderen Wert hat als im heißen Sommer, wo die Temperatur am Antennenverstärker auf ca. 90°C ansteigen kann. Damit ist das Verhalten des Empfangssystems beim Durchqueren von Großsignalgebieten von der Jahreszeit abhängig.The dependence on the ambient temperature causes the regulated output level in a cold winter, where on the antenna Temperatures of -40 ° C occur, for example can have a different value than in the hot summer, when the Temperature at the antenna amplifier can rise to approx. 90 ° C. This is the behavior of the receiving system when crossing of large signal areas depending on the season.
Der unzulängliche Regelbereich bedeutet, daß der Eingangspe gel im Stellglied nur um wenige Dezibel gedämpft wird. Da durch wird der Empfang kaum verbessert, da die Intermodula tion nur wenig unterdrückt wird.The inadequate control range means that the input pe gel in the actuator is only damped by a few decibels. There the reception is hardly improved because the intermodula tion is suppressed only a little.
Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines Antennenverstärkers nach dem Stand der Technik, bei dem der Ausgangspegel geregelt wird. Der Antennenverstärker umfaßt dabei einen Signalver stärker V, sowie eine Regelschaltung RS, die eine PIN-Diode PIN steuert und eine Antennenanpassung A mit einem Eingang HF-E für das Antennensignal sowie einem Ausgang HF-A für das verstärkte Signal. Vom Ausgangssignal des Signalverstärkers V wird ein geringer Anteil der Leistung zu einem Gleichrichter Dg, Rg, Cg abgezweigt. Eine Richtspannung Ug wird in der Regelschaltung RS in einer ersten Operationsverstärkerstufe OP1 verstärkt und in einer zweiten Stufe OP2 integriert. Das Ausgangssignal steuert eine PIN-Diode PIN, deren Anode an der Plusspannung angeschlossen und hochfrequenzmäßig über einen Kondensator mit Masse verbunden ist. Die Diode PIN schließt die HF-Spannung zur Masse hin kurz, wenn sie vollständig durchgeschaltet ist. Die Temperaturabhängigkeit entsteht in der Diode Dg des HF-Gleichrichters. Damit der hier auftretende große Schwankungsbereich der Durchlaßspannung nicht zu Funktionsausfällen führt, muß die Höhe der Re gelschwelle so gewählt werden, daß die entstehende Richtspannung groß im Vergleich zum temperaturbedingten Schwankungsbereich der Durchlaßspannung ist. Bei dieser be kannten Verstärkereinrichtung besteht die Lösung darin, daß die Ausgangsspannung am Hochpunkt eines Serienschwingkreises Ls/Cs abgenommen wird, wo die Spannung wegen der hohen Impedanz höher als direkt am Verstärkerausgang ist. Nun liegt aber an der Gleichrichterdiode Dg eine hohe Spannung an, die dort ein Intermodulationsproblem bewirkt. Fig. 5 shows the circuit diagram of an antenna amplifier of the prior art, in which the output level is controlled. The antenna amplifier comprises a Signalver stronger V, and a control circuit RS, which controls a PIN diode PIN and an antenna adapter A with an input HF-E for the antenna signal and an output HF-A for the amplified signal. A small proportion of the power is branched off from the output signal of the signal amplifier V to a rectifier Dg, Rg, Cg. A directional voltage Ug is amplified in the control circuit RS in a first operational amplifier stage OP1 and integrated in a second stage OP2. The output signal controls a PIN diode PIN, the anode of which is connected to the positive voltage and is connected in high frequency to ground via a capacitor. The diode PIN short-circuits the HF voltage to ground when it is completely switched on. The temperature dependence arises in the diode Dg of the HF rectifier. So that the large fluctuation range of the forward voltage occurring here does not lead to malfunctions, the height of the re gel threshold must be chosen so that the resulting reference voltage is large compared to the temperature-related fluctuation range of the forward voltage. In this known amplifier device be the solution is that the output voltage at the high point of a series resonant circuit Ls / Cs is removed, where the voltage is higher than directly at the amplifier output because of the high impedance. Now, however, a high voltage is present at the rectifier diode Dg, which causes an intermodulation problem there.
Die Größe des Regelbereichs und damit die maximal erreichbare Dämpfung durch die PIN-Diode PIN ist hier von der Antennenim pedanz abhängig, die mit der PIN-Diode PIN einen Spannungs teiler bildet. Das Verhältnis dieses Spannungsteilers muß groß sein, um eine hohe Dämpfung des Antennensignals zu be wirken. Dies ist mit einer hohen Quellimpedanz der Antenne erreichbar, jedoch ändert sich diese Impedanz sehr stark fre quenzabhängig. Mit dem Schwanken der Impedanz ist auch der Frequenzgang der Dämpfung, der sich bei maximalem PIN-Dioden- Strom ergibt, ungleichmäßig.The size of the control range and thus the maximum achievable Attenuation by the PIN diode PIN is here from the antennas pedanz dependent, with the PIN diode PIN a voltage dividers. The ratio of this voltage divider must be large to be high attenuation of the antenna signal Act. This is due to the antenna's high source impedance achievable, however, this impedance changes very freely dependent on the sequence. As the impedance fluctuates, so does the Frequency response of the damping, which is at maximum PIN diode Electricity yields unevenly.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Anten nenverstärker der eingangs genannten Art und eine Schaltung zum Anpassen des Antennensignals zu schaffen, wodurch eine Vergrößerung des Intermodulations-Abstands im Regelbereich erreicht, sowie Abhängigkeit des geregelten Ausgangspegels von der Umgebungstemperatur deutlich verbessert wird.The invention is therefore based on the object of an antenna nen amplifier of the type mentioned and a circuit to adjust the antenna signal, creating a Increasing the intermodulation distance in the control range reached, as well as dependence of the regulated output level is significantly improved by the ambient temperature.
Diese Aufgabe wird durch ein Stellglied nach Anspruch 1 sowie einen Antennenverstärkers nach Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by an actuator according to claim 1 and solved an antenna amplifier according to claim 6. Preferred Embodiments of the invention are the subject of the dependent Claims.
Bei der Erfindung wird die Antennenanpassung in einem Stell glied mit mindestens einer PIN-Diode in zwei Schritten durchgeführt. Im ersten Schritt wird in einer ersten als Bau gruppe ausgeführten Anpassung die Anpassung von der Antenne zur PIN-Diode durchgeführt, mit dem Ziel, eine möglichst große Dämpfung mit geringem Frequenzgang zu erreichen. Im zweiten Schritt erfolgt in einer zweiten Anpassungsschaltung die Anpassung an die Impedanz des Verstärkers in einer zwei ten, in Serie geschalteten Baugruppe.In the invention, the antenna adjustment in one position link with at least one PIN diode in two steps carried out. The first step is in a first as construction Group performed adjustment the adjustment from the antenna done to the PIN diode, with the aim of one if possible achieve great attenuation with low frequency response. in the second step takes place in a second adaptation circuit matching to the impedance of the amplifier in a two th series-connected module.
Dabei kann die PIN-Diode parallel oder seriell geschaltet sein. Bei einer parallel geschalteter Diode wird die Anten nenimpedanz durch die erste Anpassung in den hochohmigen Be reich transformiert. Bei einer seriell geschalteter Diode wird die Antennenimpedanz durch die erste Anpassung in den niederohmigen Bereich transformiert.The PIN diode can be connected in parallel or in series his. If the diode is connected in parallel, the antenna impedance due to the first adjustment in the high-resistance load richly transformed. With a diode connected in series is the antenna impedance by the first adjustment in the low-resistance area transformed.
In dem erfindungsgemäßen Antennenverstärker für mobilen UKW- Rundfunkempfang, der einen Signalverstärker, ein Stellglied sowohl zur Anpassung der Antennenimpedanz an die Impedanz des Signalverstärkers als auch zum Dämpfen des Antennensignals und einem Regelverstärker aufweist, wird die PIN-Diode des Stellgliedes vom Regelverstärker mit einem Regelungssignal beaufschlagt.In the antenna amplifier according to the invention for mobile VHF Broadcast reception, a signal amplifier, an actuator both for matching the antenna impedance to the impedance of the Signal amplifier as well as for attenuating the antenna signal and has a control amplifier, the PIN diode of the Actuator from the control amplifier with a control signal acted upon.
In dem Regelverstärker, der aus dem am Ausgang des Signalver stärkers anliegenden HF-Signals ein Regelsignal ableitet, ist ein Gleichrichter angeordnet, der zwei Dioden aufweist Zur Kompensation von Temperaturschwankungen sind die beiden Dioden thermisch miteinander gekoppelt, beispielsweise in dem sie auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind.In the control amplifier, which from the at the output of Signalver derives a control signal from a stronger RF signal a rectifier is arranged, which has two diodes The two are compensation for temperature fluctuations Diodes thermally coupled, for example in the they are arranged on a common carrier element.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are as follows explained in more detail with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Stellgliedes mit paralleler PIN-Diode gemäß der Erfindung; Fig. 1 shows a block diagram of an actuator with parallel PIN diode according to the invention;
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Stellgliedes mit serieller PIN-Diode gemäß der Erfindung; Fig. 2 shows a block diagram of an actuator with serial PIN diode according to the invention;
Fig. 3 zeigt die komplexen Reflexionsfaktoren von PIN- Diode und Antenne für Parallelschaltung und Serienschaltung der PIN-Diode; Fig. 3 shows the complex reflection factors of the PIN diode and antenna for parallel connection and series connection of the PIN diode;
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Antennenverstärker mit Proportional- bzw. Integral-Gleichrichter-Regelverstär ker; und Fig. 4 shows an antenna amplifier according to the invention with proportional or integral rectifier control amplifier ker; and
Fig. 5 zeigt einen Antennenverstärker nach dem Stand der Technik. Fig. 5 shows an antenna amplifier according to the prior art.
Die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen der Stell glieder beschränkt sich auf die Verwendung nur einer PIN- Diode. Die Vorteile einer einzigen - gegenüber mehreren PIN- Dioden in Anordnung als T- oder Pi-Glieder bzw. Halbglieder - liegt im geringen Aufwand für ihre Ansteuerung. Allerdings wird die Verwendung von mehr als einer PIN-Diode in einem Stellglied nicht ausgeschlossen, wobei in diesem Fall die Ströme der PIN-Dioden untereinander abgestimmt werden müssen und parallelgeschaltete Dioden mit 180° Phasenverschiebung zu in Serie geschalteten Dioden angesteuert werden müssen, wo durch der Aufwand gegenüber der Lösung mit einer PIN-Diode deutlich erhöht ist.The following descriptions of the embodiments of the Stell is restricted to the use of only one PIN Diode. The advantages of a single - versus multiple PIN - Diodes arranged as T or Pi links or half links - lies in the low effort for their control. Indeed will use more than one PIN diode in one Actuator not excluded, in which case the Currents of the PIN diodes have to be coordinated with one another and diodes connected in parallel with 180 ° phase shift Diodes connected in series must be controlled where due to the effort compared to the solution with a PIN diode is significantly increased.
Fig. 1 zeigt ein regelbares Stellglied 2 das zwischen einer Antenne 1 mit der Antennenimpedanz ZA und einem Antennenver stärker 3 mit der Eingangsimpedanz ZV geschaltet ist. Das Stellglied 2 umfaßt eine parallel geschaltete PIN-Diode 4, wobei vor bzw. hinter der Diode 4 jeweils eine Anpassung 5 bzw. 6 angeordnet ist. Ferner weist das Stellglied 2 einen Steuereingang 7 auf. Die Anpassung der Antennenimpedanz ZA an die Impedanz ZV des Verstärkers 3 erfolgt in zwei Schritten, nämlich durch die erste Anpassung 5, mit der die Antennenim pedanz auf eine erste Zwischenimpedanz ZAP* zur Anpassung an die Impedanz ZPP der PIN-Diode 4 transformiert wird, und die zweite Anpassung 6, mit der die erste Zwischenimpedanz ZAP* auf eine zweite Zwischenimpedanz ZV* zur Anpassung der PIN- Diode 4 an die Impedanz ZV des Verstärkers 3 transformiert wird. Fig. 1 shows a controllable actuator 2 which is connected between an antenna 1 with the antenna impedance Z A and an antenna amplifier 3 with the input impedance Z V. The actuator 2 comprises a PIN diode 4 connected in parallel, an adaptation 5 and 6 being arranged in front of and behind the diode 4, respectively. Furthermore, the actuator 2 has a control input 7 . The adaptation of the antenna impedance Z A to the impedance Z V of the amplifier 3 takes place in two steps, namely by the first adaptation 5 , with which the antenna impedance to a first intermediate impedance Z AP * for adaptation to the impedance Z PP of the PIN diode 4 is transformed, and the second adjustment 6, with the first intermediate impedance Z * AP is used for adjustment of the PIN diode 4 to the impedance Z V transformed to a second intermediate impedance Z * V of the amplifier. 3
Für maximale Dämpfung mit geringem Frequenzgang muß die An tennenimpedanz ZA bei paralleler PIN-Diode 4 in Fig. 1 in den hochohmigen Bereich symmetrisch zur reellen Achse transfor miert werden (ZAP*).For maximum attenuation with a low frequency response, the antenna impedance Z A must be transformed with a parallel PIN diode 4 in FIG. 1 into the high-resistance region symmetrically to the real axis (Z AP *).
Fig. 3 stellt eine beispielhafte Antennenimpedanzkurve ZAP* derjenigen Impedanz gegenüber, die sich bei Parallelschaltung von PIN-Diodenimpedanzen ZPP und transformierter Eingangsim pedanz ZV* des angeschlossenen Verstärkers, in Fig. 3 als ZPP//ZV* ergibt. Bei den dargestellten Impedanzverhältnissen wird die Fehlanpassung zwischen der Quelle mit der Impedanz ZAP* und der Last mit der Impedanz ZPP//ZV* maximal und die Ausgangsleistung minimal, wenn die Diode 4 eingeschaltet ist. Das Dämpfungsmaximum liegt in der Mitte des Übertra gungsfrequenzbereiches. Mit dieser Maßnahme ist der Fre quenzgang des kompletten Verstärkers nicht nur im ungedämpf ten Fall weitgehend flach - wofür die beiden Anpassungsbau gruppen gemeinsam sorgen - sondern auch im oben beschriebenen gedämpften Fall. Mit fm wird die durch die Pfeile angedeutete Mittenfrequenz bezeichnet. Fig. 3 shows an exemplary antenna impedance curve ZAP * of that impedance that results in parallel connection of PIN diode impedances Z PP and transformed input impedance Z V * of the connected amplifier, in Fig. 3 as Z PP // Z V *. In the impedance ratios shown, the mismatch between the source with the impedance Z AP * and the load with the impedance Z PP // Z V * becomes maximum and the output power is minimal when the diode 4 is switched on. The damping maximum lies in the middle of the transmission frequency range. With this measure, the frequency response of the complete amplifier is largely flat not only in the undamped case - which the two adaptation groups take care of together - but also in the damped case described above. The center frequency indicated by the arrows is denoted by f m .
Fig. 2 gibt den Fall wieder, in dem die PIN-Diode 4 in Serie angeordnet ist. Auch hier ist ein Stellglied 2 zwischen einer Antenne 1 und einem Verstärker 3 angeordnet, wobei das Stell glied 2 eine erste Anpassung 5 zur Anpassung der Antennenim pedanz ZA an die PIN-Diode 4 und eine zweite Anpassung 6 zur Anpassung der PIN-Diode 4 an die Verstärkerimpedanz ZV auf weist. Ferner weist das Stellglied 2 einen Steuereingang 7 auf, der über eine Induktivität 8 mit der Anode der Diode 4 verbunden ist. Kathodenseitig ist eine weitere Induktivität 9 mit Masse verbunden. Fig. 2 shows the case in which the PIN diode 4 is arranged in series. Here too, an actuator 2 is arranged between an antenna 1 and an amplifier 3 , the actuator 2 having a first adaptation 5 for adapting the antenna impedance ZA to the PIN diode 4 and a second adaptation 6 for adapting the PIN diode 4 the amplifier impedance Z V has. Furthermore, the actuator 2 has a control input 7 , which is connected to the anode of the diode 4 via an inductor 8 . Another inductance 9 is connected to ground on the cathode side.
Bei der Serienschaltung verursacht die Diode 4 auch im einge schalteten Zustand wegen ihres endlichen Leitwertes je nach Impedanzverhältnissen eine Dämpfung des Signals von minde stens 0,5 bis 2 dB und verschlechtert damit den Si gnal/Rauschabstand um den gleichen Wert. Andererseits lassen sich im allgemeinen höhere Dämpfungswerte als bei der Paral lelschaltung erreichen, wenn die PIN-Diode 4 abgeschaltet ist.When connected in series, the diode 4 causes an attenuation of the signal of at least 0.5 to 2 dB, depending on the impedance conditions, even in the switched-on state due to its finite conductance, and thus worsens the signal / noise ratio by the same value. On the other hand, higher damping values can generally be achieved than with the parallel circuit when the PIN diode 4 is switched off.
Im seriellen Fall wird die maximale Dämpfung bei gesperrter Diode 4 erreicht. Für maximale Dämpfung bei ausgeschalteter serieller PIN-Diode 4 muß daher die Antennenimpedanz ZA in den niederohmigen Bereich symmetrisch zur reellen Achse transformiert werden. In der Fig. 3 ist dazu eine beispiel hafte transformierte Antennenimpedanz ZAS* der Impedanz ge genübergestellt, die sich bei Serienschaltung aus der PIN- Diodenimpedanz ZPS und der transformierten Verstärker-Ein gangsimpedanz ZV* im seriellen Fall der Fig. 2 ergibt, d. h. ZPS + ZV*. Bei den dargestellten Impedanzverhältnissen wird die Fehlanpassung zwischen der Quelle mit der Impedanz ZAS* und der Last mit der Impedanz ZPS + ZV* maximal und folglich die Ausgangsleistung minimal, wenn die Diode 4 ausgeschaltet ist.In the serial case, the maximum damping is achieved when diode 4 is blocked. For maximum attenuation when the serial PIN diode 4 is switched off, the antenna impedance Z A must therefore be transformed symmetrically to the real axis in the low-resistance range. In FIG. 3, an exemplary transformed antenna impedance Z AS is to * genübergestellt ge the impedance * arises in series circuit of the PIN diode impedance Z PS and the transformed amplifier A input impedance Z V in the serial case of Fig. 2, ie Z PS + Z V *. In the impedance ratios shown, the mismatch between the source with the impedance Z AS * and the load with the impedance Z PS + Z V * becomes maximum and consequently the output power is minimal when the diode 4 is switched off.
Die Eingangsimpedanz bei nachgeschaltetem Verstärker 3 hat sowohl bei paralleler als auch bei serieller PIN-Diode 4 kei nen merklichen Einfluß auf die maximal erreichbare Dämpfung, weil sie bei Parallelschaltung groß im Vergleich zur PIN- Diodenimpedanz und bei Serienschaltung klein im Vergleich zur PIN-Diodenimpedanz ist.The input impedance with downstream amplifier 3 has both with parallel and with serial PIN diode 4 Kei NEN noticeable influence on the maximum achievable attenuation, because it is large in comparison with the PIN diode impedance and in series connection is small compared to the PIN diode impedance when connected in parallel .
Schließlich ist zu erwähnen, daß bei Verwendung von Stell gliedern mit mehreren PIN-Dioden sich das Problem ergibt, daß die Ströme der einzelnen Dioden aufeinander abgestimmt werden müssen. Des weiteren müssen parallelgeschaltete Dioden mit einer Phasenverschiebung von 180° zu in Serie geschalteten Dioden angesteuert werden. Das erhöht den Aufwand, so daß bei Fahrzeug-Antennenverstärkern eine Lösung mit lediglich einer parallelgeschalteten Diode bevorzugt wird. Für eine Schaltungsanordnung mit mehreren PIN-Dioden kämen ein Pi- oder T-Glied bzw. Pi- oder T-Halbglieder in Frage.Finally, it should be mentioned that when using Stell structure with several PIN diodes, the problem arises that the currents of the individual diodes are coordinated have to. Furthermore, diodes connected in parallel must be used a phase shift of 180 ° to series connected Diodes can be controlled. This increases the effort, so that Vehicle antenna amplifiers a solution with only one parallel diode is preferred. For one Circuit arrangement with several PIN diodes would give a Pi or T-link or Pi or T-half links in question.
Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Antennen verstärkers mit Signalverstärker 3, Regelverstärker 10 sowie Stellglied 2, wobei die PIN-Diode 4 des Stellgliedes 2 vom Ausgangssignal des Regelverstärkers 10 geregelt wird. Ferner weist der Antennenverstärker einen Eingang HF-E für das Si gnal der Antenne (nicht dargestellt) sowie einen Ausgang HF-A für das verstärkte Signal auf. Es wird zuerst der Fall be trachtet, in dem oben im Regelverstärker 10 der Fig. 4 der Widerstand R2 und nicht die Kapazität C2 angeschlossen ist. In diesem Fall wirkt der Regelverstärker 10 als Proportional- Gleichrichter-Regelverstärker. Der Operationsverstärker OP bildet zusammen mit den vier Widerständen R1, R2, R1*, R2* einen Subtrahierer mit der Eingangsspannung U1 am Eingang E2 und der Summenspannung U1 + Uref am Eingang E1. In der bevor zugten Ausführungsform sind die Widerstände R1 und R1* sowie R2 und R2* identisch. Die Ausgangsspannung Ua des Operati onsverstärkers OP unterhalb der Regelschwelle ist Ua = - Uref . (R2/R1), wenn der Operationsverstärker OP mit gegenüber Massepotential positiver und negativer Be triebsspannung versorgt wird. Bei lediglich positiver Be triebsspannung ist Ua = 0 Volt. Die beiden Dioden D1 und D2 bilden in Serie zu den Eingängen des Operationsverstärkers OP geschaltete Spannungsquellen. Sie werden beide von einem gleich großen Ruhestrom durchflossen, der im wesentlichen durch die Spannungen U1 und Uref, wobei Uref klein ist im Vergleich zu U1, und die Widerstände Rg bestimmt wird. Um eine thermische Kopplung zu erreichen, befinden sich die beiden Dioden D1 und D2 im gleichen Gehäuse, bzw. auf dem gleichen Chip, und haben deshalb einen nahezu gleichen Temperaturkoeffizienten. Bei Änderung der Umgebungstemperatur ändert sich die Durchlaßspannung der Dioden D1, D2 deshalb im gleichen Maß. Die Ausgangsspannung bleibt unverändert. Fig. 4 shows the circuit diagram of an antenna amplifier according to the invention with signal amplifier 3 , control amplifier 10 and actuator 2 , wherein the PIN diode 4 of the actuator 2 is controlled by the output signal of the control amplifier 10 . Furthermore, the antenna amplifier has an input HF-E for the signal of the antenna (not shown) and an output HF-A for the amplified signal. It is first considered the case in which the resistor R2 and not the capacitor C2 is connected above in the control amplifier 10 of FIG. 4. In this case, the control amplifier 10 acts as a proportional rectifier control amplifier. The operational amplifier OP together with the four resistors R1, R2, R1 *, R2 * forms a subtractor with the input voltage U1 at input E2 and the sum voltage U1 + Uref at input E1. In the preferred embodiment, the resistors R1 and R1 * and R2 and R2 * are identical. The output voltage Ua of the operational amplifier OP below the control threshold is Ua = - Uref. (R2 / R1) when the operational amplifier OP is supplied with operating voltage that is positive and negative with respect to ground potential. With only positive operating voltage Ua = 0 volts. The two diodes D1 and D2 form voltage sources connected in series with the inputs of the operational amplifier OP. Both of them are flowed through by an equally large quiescent current, which is essentially determined by the voltages U1 and Uref, Uref being small in comparison to U1, and the resistances Rg being determined. In order to achieve thermal coupling, the two diodes D1 and D2 are located in the same housing or on the same chip, and therefore have an almost identical temperature coefficient. When the ambient temperature changes, the forward voltage of the diodes D1, D2 therefore changes to the same extent. The output voltage remains unchanged.
Die am Ausgang des Verstärkers 3 ausgekoppelte HF-Spannung UHF verursacht an der Diode D1 die Richtspannung UR, die mit dem Faktor R2/R1 verstärkt wird. Die Regelschwelle wird mit dem Widerstand Rref eingestellt - erst wenn UR < Uref ist, ergibt sich eine positive Ausgangsspannung des Operationsver stärkers OP und damit ein Strom durch die PIN-Diode 4 - und die Steilheit der Regelkennlinie wird durch das Widerstands verhältnis R2/R1 eingestellt. Die Steilheit der Regelkennli nie ist ein Maß für den Anstieg der HF-Ausgangsspannung im Verhältnis zur HF-Eingangsspannung innerhalb des Regelbe reichs. Bei diesem Regelprinzip bleibt eine Regelabweichung erhalten, aber die Regelung ist sehr schnell, weil lediglich der Kondensator Cg im HF-Gleichrichter umgeladen werden muß.The RF voltage UHF coupled out at the output of the amplifier 3 causes the directional voltage UR at the diode D1, which is amplified by the factor R2 / R1. The control threshold is set with the resistor Rref - only when UR <Uref is there a positive output voltage from the operational amplifier OP and thus a current through the PIN diode 4 - and the slope of the control characteristic is set by the resistance ratio R2 / R1 . The steepness of the control characteristic is never a measure of the rise in the RF output voltage in relation to the RF input voltage within the control range. With this control principle, a control deviation remains, but the control is very fast because only the capacitor Cg in the HF rectifier has to be recharged.
Wird in dem Antennenverstärker nach Fig. 4 im Regelverstärker
10 nicht der Widerstand R2, sondern der Kondensator C2 ange
schlossen, so ergibt sich ein Antennenverstärker mit Inte
gral-Gleichrichter-Regelverstärker 10. Im Integrator wird die
Richtspannung nach der Formel
If in the antenna amplifier according to Fig. 4 included in the variable gain amplifier 10 is not resistor R2, but the capacitor C2 is so located with an antenna amplifier Inte results gral rectifier control amplifier 10. In the integrator, the reference voltage is calculated according to the formula
integriert und verstärkt. Der Integrator bewirkt, daß keine Regelabweichung auftritt. Dies bedeutet, daß der geregelte Ausgangspegel des Antennenverstärkers innerhalb des Regelbe reichs konstant bleibt. Die Ausgangsspannung des Integral- Gleichrichter-Regelverstärkers 10 liegt bei HF-Pegeln unter halb der Regelschwelle bei Ua = OV. Der Wert der geregelten Ausgangsspannung wird mit Uref eingestellt - erst wenn die Differenz Uref-UR einen positiven Wert ergibt, wird auch die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP positiv und es ergibt sich ein Strom durch die PIN-Diode 4.integrated and reinforced. The integrator ensures that no control deviation occurs. This means that the regulated output level of the antenna amplifier remains constant within the range. The output voltage of the integral rectifier control amplifier 10 is below half the control threshold at Ua = OV at HF levels. The value of the regulated output voltage is set with Uref - only when the difference Uref-UR gives a positive value does the output voltage of the operational amplifier OP also become positive and there is a current through the PIN diode 4 .
Der Widerstand Rv reduziert die zum Gleichrichter abgezweigte Leistung und verbessert damit den Intermodulations-Abstand.The resistor Rv reduces the branched off to the rectifier Performance and thus improves the intermodulation distance.
Claims (11)
- - der Operationsverstärker (OP) des Regelverstärkers (10) zu sammen mit vier Widerständen (R1, R2, R1*, R2*) einen Subtra hierer mit einer ersten Eingangsspannung (U1) am zweiten Ein gang (E2) und einer zweiten Eingangsspannung (U1 + Uref) am er sten Eingang (E1) des Regelverstärkers bildet,
- - zwei Dioden (D1, D2) in Serie geschaltete Spannungsquelle zu den Eingängen des Operationsverstärkers darstellen, die beide von einem annähernd gleich großen Ruhestrom durchflossen werden, der durch die Spannungen (U-, U+) und Widerstände (Rg) bestimmt wird,
- - beide Dioden (D1, D2) thermisch derart auf mechanischem Wege gekoppelt sind, daß sie einen nahezu gleichen Tempera turkoeffizienten haben, und
- - die am Ausgang des Verstärkers (3) ausgekoppelte HF-Span nung (UHF) an einer der beiden Dioden (D1) eine Richtspannung (UR) verursacht, die mit einem Faktor (R2/R1) verstärkt wird.
- - The operational amplifier (OP) of the control amplifier ( 10 ) together with four resistors (R1, R2, R1 *, R2 *) a subtra here with a first input voltage (U1) at the second input (E2) and a second input voltage (U1 + Uref) at the first input (E1) of the control amplifier,
- two diodes (D1, D2) represent a voltage source connected in series to the inputs of the operational amplifier, both of which are flowed through by an approximately equal quiescent current which is determined by the voltages (U-, U +) and resistances (Rg),
- - Both diodes (D1, D2) are thermally coupled in such a mechanical way that they have an almost the same temperature coefficient, and
- - The coupled at the output of the amplifier ( 3 ) RF voltage (UHF) on one of the two diodes (D1) causes a reference voltage (UR), which is amplified with a factor (R2 / R1).
- - der Operationsverstärker (OP) zusammen mit drei Widerstän den (R1, R1*, R2*) und dem Kondensator (C2) einen integrie renden Subtrahierer mit einer Eingangsspannung (U1) am ersten Eingang (E1) und einer zweiten Eingangsspannung (U1 + Uref) am zweiten Eingang des Regelverstärkers (10) bildet,
- - zwei Dioden (D1, D2) in Serie geschaltete Spannungsquelle zu den Eingängen des Operationsverstärkers darstellen, die beide von einem annähernd gleich großen Ruhestrom durchflossen werden, der durch die Spannungen (U-, U+) und Widerstände (Rg) bestimmt ist,
- - beide Dioden (D1, D2) thermisch derart auf mechanischem Wege gekoppelt sind, daß sie einen nahezu gleichen Tempera turkoeffizienten haben, und
- - die am Ausgang des Verstärkers ausgekoppelte HF-Spannung (UHF) an einer der beiden Dioden (D1) eine Richtspannung (UR) verursacht, die mit einem Faktor (R2/R1) verstärkt wird.
- - The operational amplifier (OP) together with three resistors (R1, R1 *, R2 *) and the capacitor (C2) an integrating subtractor with an input voltage (U1) at the first input (E1) and a second input voltage (U1 + Uref ) at the second input of the control amplifier ( 10 ),
- two diodes (D1, D2) represent a voltage source connected in series to the inputs of the operational amplifier, both of which are flowed through by an approximately equal quiescent current which is determined by the voltages (U-, U +) and resistances (Rg),
- - Both diodes (D1, D2) are thermally coupled in such a mechanical way that they have an almost the same temperature coefficient, and
- - The RF voltage (UHF) coupled out at the output of the amplifier causes a directional voltage (UR) at one of the two diodes (D1), which is amplified by a factor (R2 / R1).
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